/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User:
 * Date: 2024-09-28
 * Time: 9:39
 */
public class Sort {

    /**
     * 时间复杂度：O(N^2)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：稳定的排序
     *   本身是一个稳定的排序，那么可以实现为不稳定的
     *   但是 如果一个排序 本身就是不稳定，那就不能实现稳定的排序
     * @param array
     */
    //直接插入排序
    public static void insertSort(int[] array){
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-1;
            for (; j >= 0; j--) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j+1] = array[j];
                }else{
                    array[j+1] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }

    //希尔排序
    public static void shellInsert(int[] array){
        int gap = array.length;
        while(gap > 1){
            gap /= 2;
            shell(array, gap);
        }
    }

    /**
     * 不稳定
     * 时间复杂度：n^1.3 - n^1.5
     * 空间复杂度：O(1)
     * @param array
     * @param gap
     */
    private static void shell(int[] array, int gap) {
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-gap;
            for (; j >= 0; j-= gap) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j+gap] = array[j];
                }else{
                    array[j+gap] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j+gap] = tmp;
        }
    }

    
    //选择排序
    /**
     * 时间复杂度：O(N^2) 和数据 是否有序无关
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：不稳定
     * @param array
     */
    public static void selectSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i+1; j < array.length; j++) {
                if(array[j] < array[minIndex]){
                    minIndex = j;
                }
            }
            swap(array,i,minIndex);
        }
    }

    private static void swap(int[] array, int i, int minIndex) {
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[minIndex];
        array[minIndex] = tmp;
    }


    public static void selectSort1(int[] array){
        int left = 0;
        int right = array.length-1;
        while(left < right){
            int minIndex = left;
            int maxIndex = left;
            for (int i = left+1; i <= right; i++) {
                if(array[i] < array[minIndex]){
                    minIndex = i;
                }
                if(array[i] > array[maxIndex]){
                    maxIndex = i;
                }
            }
            swap(array, left, minIndex);
            if(maxIndex == 0){
                maxIndex = minIndex;
            }
            swap(array, right, maxIndex);
            left++;
            right--;
        }
    }

    /**
     * 堆排序
     * 时间复杂度：o(n*logN) 迄今最快的排序
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：不稳定
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array){
        createHeap(array);

        int end  = array.length-1;
        while(end > 0){
            swap(array, 0 ,end);
            siftDown(array, 0,end);
            end--;
        }
    }

    //创建大根堆
    public static void createHeap(int[] array){
        //length-1为最后一棵子树，-1 / 2 是为了找到最后一棵子树的根节点
        for (int parent = (array.length-1-1)/2; parent >= 0; parent--) {
            siftDown(array,parent,array.length);//向下调整，创建大根堆
        }
    }

    /**
     *
     * @param array
     * @param parent 每棵子树调整的根节点
     * @param length 每棵子树调整的结束节点，跳到最后
     */
    public static void siftDown(int[] array, int parent, int length) {
        int child = 2*parent+1;
        while(child < length){
            if(child + 1 < length && array[child] < array[child +1]){
                child++;
            }

            if(array[child] > array[parent]){
                swap(array, child, parent);
                parent = child;
                child = 2*parent+1;
            }else{
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 冒泡排序：
     * 时间复杂度：不优化的情况（没有下方的boolean元素和-i操作） O(n^2)
     * 优化以后，最快情况能达到O(N)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                if(array[j] > array[j+1]){
                    swap(array, j, j+1);
                    flg = true;
                }
            }
            //优化后的情况
            //n个数据，比较n-1次，有可能其中i次就有序了
            if(!flg){
                break;
            }
        }
    }

    /**
     *时间复杂度：O()
     * 当数据给定的是1 2 3 4 5 6……有序的情况是 O(n^2)
     * 最好的情况是O(N*logN)均匀分为叉，满二叉树
     * 时间复杂度：最坏情况，递归是要开辟内存的O(N),最好的情况，满二叉树O(logN)
     * 稳定性：不稳定
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array){
        quick(array,0,array.length-1);
    }

    private static void quick(int[] array, int start, int end){
        // = 是为了应对没有右边的情况，递归结束条件
        if(start >= end){
            return;
        }
        //整个方法走完之后，为第一次交换位置
        int pivot = partition3(array, start, end);
        quick(array, start, pivot-1);
        quick(array, pivot+1, end);
    }

    private static int partition(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];
        int tmpleft = left;

        while(left < right){
            //循环找，不循环时则代表找到
            //right是为了把右边的小数移到左边
            while(left < right && array[right] >= tmp){
                right--;
            }

            while(left < right && array[left] <= tmp){
                left++;
            }
            swap(array, left, right);
        }
        //因为left所找的是把左边的大数放到右边，所以找到最后的数会比left小，进行交换
        swap(array,left,tmpleft);
        return left;
    }

    private static int partition1(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];
        int tmpleft = left;

        while(left < right){
            //循环找，不循环时则代表找到
            while(left < right && array[right] >= tmp){
                right--;
            }
            array[left] = array[right];


            while(left < right && array[left] <= tmp){
                left++;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = tmp;
        return left;
    }

    public static int partition3(int[] array, int left, int right){
        int prev = left;
        int cur = left+1;
        while(cur <= right){
            if(array[left] > array[cur] && array[cur] != array[prev]){
                swap(array, cur, prev);
            }
            cur++;
        }
        swap(array,prev,left);
        return prev;
    }
}
